本發(fā)明涉及非均相催化劑，尤其涉及一種高級氧化工藝通用型鐵碳非均相催化劑及其制備方法與應用。

背景技術：

1、近年來，隨著我國對環(huán)境保護工作的重視，對廢水的管控力度逐漸增大，排放的要求也更加嚴格。廢水中有機物的種類日漸增加，廢水的處理難度劇增。某些水樣的水質(zhì)不能直接進入到生化處理中，需要使用預氧化的手段來改善水質(zhì)，提高廢水的可生化性。預氧化工藝主要包括微電解、臭氧氧化和芬頓氧化等。但是目前僅靠傳統(tǒng)的生化處理，出水的指標遠不能滿足排放標準，因此在生化處理后進行深度處理來保證出水的水質(zhì)達標，是目前應用比較廣泛的一種方法。高級氧化技術主要產(chǎn)生具有強氧化性的羥基自由基（·oh）來提高反應體系對廢水的去除效率。目前市場上應用比較廣泛的深度處理（高級氧化工藝）有臭氧氧化與催化臭氧氧化、芬頓氧化、類芬頓氧化。

2、只要涉及到多相催化氧化的工藝，體系中的非均相催化劑至關重要。催化劑不僅要有比較大的比表面積、孔隙率，還應當具有豐富的活性位點來保證催化劑的催化效率和穩(wěn)定性。鐵碳催化劑主要應用在微電解中，利用自身產(chǎn)生的電位差（1.2v）來處理污水，但是不同高級氧化工藝對催化劑的要求不同。因此，如何公開一種在不同高級氧化工藝中均能體現(xiàn)良好催化效果的催化劑，減少應對不同項目需求造成的更換設備或調(diào)整工藝的時間與資源的浪費是本領域亟待解決的難題。

技術實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種高級氧化工藝通用型鐵碳非均相催化劑及其制備方法與應用，以解決現(xiàn)有不同類型的高級氧化技術所用催化劑不能通用的問題。

2、為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

3、一種高級氧化工藝通用型鐵碳非均相催化劑，由包括如下質(zhì)量份數(shù)的原料制備而成：

4、50~60份鐵源、20~30份碳源、10~15份過渡金屬源、5~10份稀土金屬源和5~10份粘結(jié)劑。

5、優(yōu)選的，所述鐵源包括氧化鐵、鐵鹽和鐵粉中的一種或幾種。

6、優(yōu)選的，所述碳源包括活性炭、煤粉和生物炭中的一種或幾種。

7、優(yōu)選的，所述過渡金屬源包括錳鹽、鎳鹽、銅鹽和鈷鹽中的一種或幾種。

8、優(yōu)選的，所述稀土金屬源包括鈰鹽和/或鑭鹽。

9、優(yōu)選的，所述粘結(jié)劑包括膨潤土、煤焦油瀝青、聚丙烯醇和石灰中的一種或幾種。

10、優(yōu)選的，所述高級氧化工藝通用型鐵碳非均相催化劑的粒徑為3~6mm。

11、本發(fā)明的另一目的是提供一種高級氧化工藝通用型鐵碳非均相催化劑的制備方法，包括如下步驟：

12、將鐵源、碳源、過渡金屬源、稀土金屬源和粘結(jié)劑進行混合造粒，然后進行煅燒，得到高級氧化工藝通用型鐵碳非均相催化劑。

13、優(yōu)選的，所述煅燒的溫度為600~800℃，煅燒的時間為3~5h。

14、本發(fā)明的再一目的是提供一種高級氧化工藝通用型鐵碳非均相催化劑的制備方法制備得到的一種高級氧化工藝通用型鐵碳非均相催化劑在臭氧氧化工藝、催化臭氧氧化工藝、類芬頓工藝、微電解工藝和芬頓工藝中的應用。

15、經(jīng)由上述的技術方案可知，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

16、本發(fā)明通過加入過渡金屬和稀土金屬，兩類金屬都具有比較獨特的電子結(jié)構(gòu)，能夠促進臭氧氧化和芬頓氧化等工藝中羥基自由基的產(chǎn)生速率，進而提高反應體系的效果。而多金屬的應用，增加了金屬之間的協(xié)同作用，具體來說，通過不同之間的電子轉(zhuǎn)移能夠加速氧化還原反應的進行，過渡金屬的增加在一定程度上還能豐富材料的比表面積，增加材料表面活性位點的量。

17、催化劑在臭氧氧化工藝中將臭氧分解為豐富的活性氧例如羥基自由基、超氧自由基和單線態(tài)氧；在芬頓反應中將過氧化氫分解為羥基自由基；微電解中通過負載金屬的價態(tài)變化進行催化。

技術特征：

1.一種高級氧化工藝通用型鐵碳非均相催化劑，其特征在于，由包括如下質(zhì)量份數(shù)的原料制備而成：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高級氧化工藝通用型鐵碳非均相催化劑，其特征在于，所述鐵源包括氧化鐵、鐵鹽和鐵粉中的一種或幾種。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高級氧化工藝通用型鐵碳非均相催化劑，其特征在于，所述碳源包括活性炭、煤粉和生物炭中的一種或幾種。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高級氧化工藝通用型鐵碳非均相催化劑，其特征在于，所述過渡金屬源包括錳鹽、鎳鹽、銅鹽和鈷鹽中的一種或幾種。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高級氧化工藝通用型鐵碳非均相催化劑，其特征在于，所述稀土金屬源包括鈰鹽和/或鑭鹽。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高級氧化工藝通用型鐵碳非均相催化劑，其特征在于，所述粘結(jié)劑包括膨潤土、煤焦油瀝青、聚丙烯醇和石灰中的一種或幾種。

7.根據(jù)權(quán)利要求1~6任一項所述的一種高級氧化工藝通用型鐵碳非均相催化劑，其特征在于，所述高級氧化工藝通用型鐵碳非均相催化劑的粒徑為3~6mm。

8.權(quán)利要求1~7任一項所述的一種高級氧化工藝通用型鐵碳非均相催化劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種高級氧化工藝通用型鐵碳非均相催化劑的制備方法，其特征在于，所述煅燒的溫度為600~800℃，煅燒的時間為3~5h。

10.權(quán)利要求8~9任一項所述的一種高級氧化工藝通用型鐵碳非均相催化劑的制備方法制備得到的一種高級氧化工藝通用型鐵碳非均相催化劑在臭氧氧化工藝、催化臭氧氧化工藝、類芬頓工藝、微電解工藝和芬頓工藝中的應用。

技術總結(jié)
本發(fā)明屬于非均相催化劑技術領域，具體公開了一種高級氧化工藝通用型鐵碳非均相催化劑及其制備方法與應用。所述高級氧化工藝通用型鐵碳非均相催化劑的制備方法為：將50~60份鐵源、20~30份碳源、10~15份過渡金屬源、5~10份稀土金屬源和5~10份粘結(jié)劑進行混合造粒，然后進行煅燒，得到高級氧化工藝通用型鐵碳非均相催化劑。本發(fā)明通過加入過渡金屬和稀土金屬，增加了金屬之間的協(xié)同作用，通過不同金屬間的電子轉(zhuǎn)移能夠加速氧化還原反應的進行，能夠有效的將臭氧分解為豐富的活性氧例如羥基自由基、超氧自由基和單線態(tài)氧；在芬頓反應中將過氧化氫分解為羥基自由基；微電解中通過負載金屬的價態(tài)變化進行催化。

技術研發(fā)人員：戰(zhàn)樹巖,尹寶河,常淑斌,賈振睿,張國印
受保護的技術使用者：天津群峰環(huán)?？萍加邢薰?br/>技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19